DE3407713C1 - Schweißkopf für automatische Schweißmaschinen - Google Patents

Description

• Bei dem erfindungsgemäßen Schweißkopf verleiht der Pendelantrieb dem Schweißbrenner und damit der Spitze des Schweißbrenners bzw. der Elektrode eine Pendelbewegung, die zwei zueinander orthogonale Freiheitsgrade aufweist. Die Spitze des Schweißbrenners bzw. der Schweißelektrode kann daher, wenn der Schweißkopf eine translatorische Bewegung nicht ausführt, eine Kreisform oder eine Ellipsenform beschreiben. Führt der Schweißkopf zusätzlich die beschriebene translatorische Bewegung aus, so werden diese Kreise oder Ellipsen der Spur gleichsam mit Überdeckung aneinandergelegt. Damit wird die Bewegung mehr oder weniger nachvollzogen, die ein qualifizierter Schweißer mit dem Schweißbrenner bzw. der Schweißelektrode ausführt. Im Ergebnis kann die Qualität einer Schweißnaht beachtlich verbessert werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Steuerung der Pendelbewegung nur von der Taumelscheibe oder nur von dem zusätzlichen Steuerelement abzunehmen, so daß im Rahmen der Erfindung, wenn es die Schweißaufgabe erlaubt oder verlangt, auch die Kinematik der Zusammenhänge verwirklicht werden kann, die eingangs für die bekannte Ausführungsform beschrieben wurde. Zusätzlich erreicht die Erfindung in diesem Zusammenhang einen weiteren Vorteil, weil ohne Umspannung des Werkstükkes auch zueinander othogonale Schweißnähte mit Pendelbewegung quer zur Richtung der Schweißfuge gelegt werden können. Beide Schweißnähte können aber auch mit der beschriebenen Überdeckung geschweißt werden.
• Im einzelnen läßt sich der erfindungsgemäße Schweißkopf auf einfache Weise weiter ausbilden. So kann auch die Steuerfläche als Taumelscheibe ausgeführt sein, die um eine zur Achse der ersten Taumelscheibe orthogonale Achse rotiert. Insoweit müssen die Antriebsachsen für die beiden Taumelscheiben entsprechend orthogonal zueinander angeordnet und angetrieben werden. Das vermeidet man, wenn nach einem anderen Vorschlag der Erfindung die Steuerfläche die Oberfläche eines Taumelzylinders ist, der auf eine zur Achse der ersten Taumelscheibe parallele Achse schräg aufgesetzt ist. Anders ausgedrückt wird insoweit mit einer Schrägachse gearbeitet. Bei dem erfindungsgemäßen Schweißkopf ist die Amplitude der superponierten Pendelbewegung einstellbar. Das kann auf verschiedene Weise erfolgen, indem dafür gesorgt wird, daß die Abnehmerarme von der Taumelscheibe bzw. der Steuerfläche an unterschiedlicher Stelle die Bewegung abnehmen. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Abnehmerarme einen Kugelabnehmer aufweisen, der auf einer Schraubenspindel, von Hand oder automatisch, verstellbar ist.
• Das Steuerelement kann über ein Getriebe an den Pendelantriebsmotor der Taumelscheibe angeschlossen sein. Insoweit sind dann ohne weiteres zwar die Amplituden der superponierten Pendelbewegung einstellbar, die Frequenz bzw. das Frequenzverhältnis liegt jedoch fest. Auch dieses kann einstellbar sein, wenn beispielsweise bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit einem einstellbaren Getriebe gearbeitet wird.
• Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung sind separate Antriebsmotoren für einerseits das Steuerelement und andererseits die erste Taumelscheibe vorgesehen, die mit unterschiedlicher Drehzahl arbeiten können.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung F i g. 1 perspektivisch einen erfindungsgemäßen Schweißkopf, F i g. 2 in gegenüber der F i g. 1 vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf den Gegenstand nach F i g. 1 ausschnittsweise im Bereich der Schweißbrennerbefe stigung, jedoch ohne Schweißbrenner, F i g. 3 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 2.
• Der in den Figuren dargestellte Schweißkopf ist für automatische Schweißmaschinen bestimmt. Zum grund- sätzlichen Aufbau gehören eine einstellbare Befestigungseinrichtung 1 zur Befestigung an einem nicht gezeichneten Schweißkopfträger, welche Befestigungseinrichtung 1 im Ausführungsbeispiel als einstellbarer Klemmflansch ausgeführt ist, eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung 2 mit Drahtvorschubantrieb 3, eine Schweißbrennerbefestigungseinrichtung 4 mit Befestigungsstange 5 und daran angeschlossenem Schweißbrenner 6 und ein Pendelantrieb für den Schweißbrenner 6.
• Der obere Doppelpfeil 7 in F i g. 1 deutet an, wie das beschriebene Aggregat gegenüber der Befestigungseinrichtung 1 verschwenkbar ist. Es ist aber außerdem nach Maßgabe des in F i g. 1 mittig eingezeichneten Doppelpfeiles 7 verschwenkbar. Der Pendelantrieb ist über einen Pendelantriebsmotor 9 angetrieben und besitzt eine Steuerscheibe 10 für die Pendelamplitude. Die Pendelamplitude ist einstellbar, wie weiter unten erläutert wird.
• Die Schweißbrennerbefestigungseinrichtung 4 besitzt ein kardanisches Lager 11 für den Kopf der Befestigungsstange 5. Insoweit wird insbesondere auf die F i g. 1 und 3 verwiesen. Die Befestigungsstange 5 ist in den Pendelantrieb eingeführt, wozu ebenfalls auf die Fig. 1 verwiesen wird.
• Insbesondere aus der F i g. 2 entnimmt man, daß der Pendelantrieb einerseits eine als Taumelscheibe 10 ausgebildete Steuerscheibe und andererseits ein ebenfalls angetriebenes Steuerelement 12 mit orthogonal zur Achse 13 der Taumelscheibe 10 angeordneter Steuerfläche 14 aufweist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Befestigungsstange 5 über einen ersten Abnehmerarm 15 für die Pendelbewegung einstellbar an der Taumelscheibe 10, mit einem zweiten, zum ersten orthogonalen Abnehmerarm 16 für die Pendelbewegung einstellbar an der Steuerfläche 14 abgestützt ist - Es versteht sich, daß die geometrisch strenge orthogonale Anordnung der beiden Abnehmerarme 15, 16 zueinander zur Erzielung der angestrebten Kinematik nicht unbedingt erforderlich ist. Es ist ausreichend, wenn die beiden Abnehmerarme 15, 16 im wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet sind. Grundsätzlich könnte die Steuerfläche 14 als Taumelscheibe ausgeführt sein, sie müßte dann um eine zur Achse 13 der ersten Taumelscheibe 10 orthogonale Achse rotieren. Im Ausführungsbeispiel ist die Steuerfläche 14 die Oberfläche eines Taumelzylinders, der auf eine zur Achse 13 der ersten Taumelscheibe 10 parallele Achse 17 schräg aufgesetzt ist. Die Abnehmerarme 15, 16 besitzen beide einen Kugelabnehmer 18, der jeweils auf einer Schraubenspindel 19 verstellbar ist. Dazu wird auf die Fig.2 verwiesen, die strichpunktiert verschiedene Einstellungen des Kugelabnehmers 18 erkennen läßt. Man erkennt aus der F i g. 2 unmittelbar, daß durch eine Verstellung der Kugelabnehmer 18 mit Hilfe der Handräder 20 die Amplituden der beiden superponierten Pendelbewegungen variiert und auch zu null gemacht werden können. Die Frequenz kann über den Pendelantriebsmotor 9 bzw.
• das Getriebe 21 bzw. über unterschiedliche Antriebsmotoren variiert werden.
• - Leerseite -

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schweißkopf für automatische Schweißmaschinen. - mit einstellbarer Befestigungseinrichtung, Schweißdrahtvorschubeinrichtung, Schweißbrennerbefestigungseinrichtung mit Befestigungsstange und daran angeschlossenem Schweißbrenner und Pendelantrieb für den Schweißbrenner, wobei der Pendelantrieb eine über einen Pendelantriebsmotor angetriebene Steuerscheibe für die Pendelamplitude aufweist, die einstellbar ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Schweißbrennerbefestigungseinrichtung (4) ein kardanisches Lager (11) für den Kopf der Befestigungsstange (5) aufweist, die in den Pendelantrieb eingeführt ist, daß der Pendelantrieb einerseits eine als Taumelscheibe (10) ausgebildete Steuerscheibe und andererseits ein ebenfalls angetriebenes Steuerelement (12) mit orthogonal zur Achse (13) der Taumelscheibe (10) angeordneter Steuerfläche (14) aufweist, und daß die Befestigungsstange (5) mit einem ersten Abnehmerarm (15) für die Pendelbewegung einstellbar an der Taumelscheibe (10), mit einem zweiten, zum ersten orthogonalen Abnehmerarm (16) für die Pendelbewegung einstellbar an der Steuerfläche (14) abgestützt ist.
2. 2. Schweißkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (14) ebenfalls als Taumelscheibe ausgeführt ist, die um eine zur Achse (13) der ersten Taumelscheibe (10) orthogonale Achse rotiert.
3. 3. Schweißkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (14) die Oberfläche eines Taumelzylinders ist, der auf eine zur Achse (13) der ersten Taumelscheibe (10) parallele Achse (17) schräg aufgesetzt ist.
4. 4. Schweißkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnehmerarme (15, 16) einen Kugelabnehmer (18) aufweisen, der auf einer Schraubenspindel (19) verstellbar ist.
5. 5. Schweißkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (12) über ein Getriebe (21) an den Pendelantriebsmotor (9) der Taumelscheibe (10) angeschlossen ist.

   Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Schweißkopf für automatische Schweißmaschinen mit einstellbarer Befestigungseinrichtung, Schweißdrahtvorschubeinrichtung, Schweißbrennerbefestigungseinrichtung mit Befestigungsstange und daran angeschlossenem Schweißbrenner und Pendelantrieb für den Schweißbrenner, wobei der Pendelantrieb eine über einen Pendelantriebsmotor angetriebene Steuerscheibe für die Pendelamplitude aufweist, die einstellbar ist.~ Die einstellbare Befestigungseinrichtung dient zur Befestigung an einem Schweißkopfträger, sie kann z. B. als Drehklemmflansch ausgeführt sein. Es versteht sich, daß der Schweißkopf mit dem Schweißkopfträger oder an dem Schweißkopfträger translatorisch so bewegt wird, daß der Schweißbrenner der Schweißfuge folgt. Das geschieht mit den üblichen Hilfsmitteln der modernen Antriebs- und Steuerungstechnik automatisch, im allgemeinen mit digitaler Steuerung nach vorgegebenem Programm. Mit Hilfe des Pendelantriebes wird dem Schweißbrenner quer zur Schweißfuge eine zusätzliche Bewegung verliehen, die sich der beschriebenen translatorischen Bewegung längs der Richtung der Schweißfuge superponiert, so daß die Spitze des Schweißbrenners oder die Spitze der Schweißelektrode, quer zu dieser Bewegungsrichtung eine pendelnde oder oszillierende Bewegung beschreibt.

   Bei dem aus der Praxis bekannten gattungsgemäßen Schweißkopf ist die Befestigungsstange der Schweißbrennerbefestigungseinrichtung an einen zugeordneten Wagen oder Schlitten über einen Kragarm angeschlossen, dem in dem Wagen oder Schlitten eine lineare oszillierende Bewegung erteilt wird, welche in Richtung des Kragarmes verläuft. Diese Bewegung hat nur einen Pendelfreiheitsgrad. Überlagert sich die translatorische Bewegung des Schweißkopfes, die in Richtung der Schweißfuge erfolgt, so beschreibt die Spitze des Schweißbrenners bzw. der Schweißelektrode eine Spur, die mehr oder weniger sinusförmig verläuft. Die Sinusform kann allerdings nach Maßgabe der Steuerung zu einer Zickzackform, zu einer Rechteckform oder auch zu einer Sägezahnform entarten. Nichtsdestoweniger entsteht stets nur eine Spur, die der Superposition der beschriebenen translatorischen Bewegung des Schweißkopfes mit einer linearen, nur in einer Richtung erfolgenden Pendelbewegung entspricht. Das ist nicht frei von Nachteilen, weil für viele schweißtechnische Aufgaben eine Spur vorteilhafter ist, die nicht sinusförmig, sondern vielmehr mit Überdeckung verläuft. Tatsächlich wird beim manuellen Schweißen regelmäßig eine solche Spur, gleichsam aus einer Superposition von.

   kreisenden Bewegungen, die in Richtung der Schweißfuge erfolgen, vorgenommen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schweißkopf so weiter auszubilden, daß der Schweißbrenner mit seiner Spitze bzw. die Schweißelektrode eine Spur beschreiben kann, die die beschriebene Überdeckung aufweist. Darüber hinaus sollen der Schweißbrenner mit seiner Spitze bzw. die Schweißelektrode auch Pendelbewegungen mit nur einem Pendelfreiheitsgrad ausführen können, und zwar in zueinander orthogonalen Richtungen.

   Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Schweißbrennerbefestigungseinrichtung ein kardanisches Lager für den Kopf der Befestigungsstange aufweist, die in den Pendelantrieb eingeführt ist, daß der Pendelantrieb einerseits eine als Taumelscheibe ausgebildete Steuerscheibe und andererseits ein ebenfalls angetriebenes Steuerelement mit orthogonal zur Achse der Taumelscheibe angeordneter Steuerfläche aufweist, und daß die Befestigungsstange mit einem ersten Abnehmerarm für die Pendelbewegung einstellbar an der Taumelscheibe mit einem zweiten, zum ersten orthogonalen Abnehmerarm für die Pendelbewegung einstellbar an der Steuerfläche abgestützt ist.